KR102355419B1 - An improved substrate support - Google Patents

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Abstract

기판들을 프로세싱하기 위한 장치가 설명된다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 프로세싱 동안에 난류(turbulent flow)를 사용하여 기판들을 가열 및 냉각하기 위한 개선된 기판 지지부에 관한 것이다. 채널들 내에 난류를 생성함으로써, 더 짧은 시간 기간 내에 더 많은 양의 열이 전달된다. 본 설계는 비용 효과적이며, 유리하게 온도 전달의 더 균일한 분포를 제공한다. 일 실시예에서, 기판 지지 어셈블리가 개시된다. 기판 지지 어셈블리는, 기판과 접촉하는 표면을 갖는 정전 척, 및 정전 척 근처의 지지 플레이트를 포함한다. 지지 플레이트는 하나 또는 그 초과의 채널들, 하나 또는 그 초과의 단부 공간들, 및 하나 또는 그 초과의 플러그들을 포함한다. 기판 지지 어셈블리는 또한, 지지 플레이트에 커플링된 샤프트를 포함한다.An apparatus for processing substrates is described. More particularly, embodiments of the present disclosure relate to an improved substrate support for heating and cooling substrates using turbulent flow during processing. By creating turbulence in the channels, a greater amount of heat is transferred in a shorter period of time. This design is cost effective and advantageously provides a more uniform distribution of temperature transfer. In one embodiment, a substrate support assembly is disclosed. The substrate support assembly includes an electrostatic chuck having a surface in contact with the substrate, and a support plate proximate the electrostatic chuck. The support plate includes one or more channels, one or more end spaces, and one or more plugs. The substrate support assembly also includes a shaft coupled to the support plate.

Figure R1020217001259
Figure R1020217001259

Description

개선된 기판 지지부{AN IMPROVED SUBSTRATE SUPPORT}Improved Substrate Support {AN IMPROVED SUBSTRATE SUPPORT}

[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 기판들을 프로세싱하기 위한 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 프로세싱 동안에 기판들을 가열 및 냉각하기 위한 개선된 기판 지지부에 관한 것이다.SUMMARY Embodiments of the present disclosure relate generally to an apparatus for processing substrates. More particularly, embodiments of the present disclosure relate to an improved substrate support for heating and cooling substrates during processing.

[0002] 기판들, 이를테면, 반도체 기판들, 솔라 패널 기판들, 및 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display) 기판들 상에 박막들을 증착하기 위해, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD; plasma enhanced chemical vapor deposition)이 일반적으로 이용된다. PECVD는 일반적으로, 기판 지지부 상에 배치된 기판을 갖는 진공 챔버 내로 전구체 가스를 도입함으로써 달성된다. 전구체 가스는 통상적으로, 진공 챔버의 최상부 근처에 놓인 가스 분배 플레이트를 통해 전달된다. 진공 챔버 내의 전구체 가스는, 챔버에 커플링된 하나 또는 그 초과의 RF 소스들로부터 챔버에 라디오 주파수(RF; radio frequency) 전력을 인가함으로써, 플라즈마로 에너자이징된다(energized)(예컨대, 여기됨(excited)). 여기된 가스는 반응하여, 온도 제어된 기판 지지부 상에 포지셔닝된 기판의 표면 상에 재료의 층을 형성한다. 분배 플레이트는 일반적으로 RF 전력 소스에 연결되고, 기판 지지부는 통상적으로 챔버 바디에 연결되어 RF 전류 리턴 경로를 제공한다.[0002] To deposit thin films on substrates, such as semiconductor substrates, solar panel substrates, and liquid crystal display (LCD) substrates, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) ) is commonly used. PECVD is generally accomplished by introducing a precursor gas into a vacuum chamber having a substrate disposed on a substrate support. The precursor gas is typically delivered through a gas distribution plate placed near the top of the vacuum chamber. A precursor gas within the vacuum chamber is energized (eg, excited) into a plasma by applying radio frequency (RF) power to the chamber from one or more RF sources coupled to the chamber. )). The excited gas reacts to form a layer of material on the surface of the substrate positioned on the temperature controlled substrate support. The distribution plate is typically connected to an RF power source, and the substrate support is typically connected to the chamber body to provide an RF current return path.

[0003] PECVD 프로세스들을 사용하여 증착된 박막들에서 균일성이 일반적으로 요구된다. 예컨대, 비정질 실리콘 막, 이를테면, 미결정질(microcrystalline) 실리콘 막, 또는 다결정질(polycrystalline) 실리콘 막은 일반적으로, 트랜지스터들 또는 태양 전지들에서 요구되는 p-n 접합들을 형성하기 위해 플랫 패널 상에 PECVD를 사용하여 증착된다. 비정질 실리콘 막 또는 다결정질 실리콘 막의 품질 및 균일성은 상업적 동작에 중요하다.[0003] Uniformity is generally desired in thin films deposited using PECVD processes. For example, an amorphous silicon film, such as a microcrystalline silicon film, or a polycrystalline silicon film is typically formed using PECVD on a flat panel to form the pn junctions required in transistors or solar cells. is deposited The quality and uniformity of an amorphous silicon film or polycrystalline silicon film is important for commercial operation.

[0004] 프로세싱 동안, 증착 균일성 및 갭필(gap fill)은 소스 구성, 가스 유동 변화들, 또는 온도들에 민감하다. 프로세스들 중 일부 동안, 기판은 프로세싱을 위해 정전 척(ESC; electrostatic chuck)과 같은 기판 지지부 상에 위치된다. 프로세싱 동안의 기판의 이동 또는 오정렬을 방지하기 위해 기판을 홀딩하는 데 척(chuck)들이 사용된다. 정전 척들은 기판을 제 위치에 홀딩하기 위해 정전 인력(electrostatic attraction force)들을 사용한다. 디스플레이 프로세싱 동안, 상이한 화학 반응들은 기판 상의 균일한 증착을 위해 상이한 온도들을 필요로 한다. 가열 및 냉각 메커니즘들은 기판 지지부 상에 용접된 파이프들을 포함하였다. 그러나, 용접된 파이프들을 이용하는 것에 따른 문제점들은 불균일 가열 및 냉각, 프로세스가 기판을 가열 또는 냉각하는 데 많은 양의 시간이 걸리는 것, 및 상당한 비용이 드는 것을 포함한다.During processing, deposition uniformity and gap fill are sensitive to source configuration, gas flow changes, or temperatures. During some of the processes, a substrate is placed on a substrate support, such as an electrostatic chuck (ESC), for processing. Chucks are used to hold the substrate to prevent movement or misalignment of the substrate during processing. Electrostatic chucks use electrostatic attraction forces to hold a substrate in place. During display processing, different chemical reactions require different temperatures for uniform deposition on the substrate. The heating and cooling mechanisms included pipes welded onto the substrate support. However, problems with using welded pipes include non-uniform heating and cooling, the process taking a large amount of time to heat or cooling the substrate, and significant cost.

[0005] 따라서, 개선된 기판 지지부에 대한 필요성이 존재한다.[0005] Accordingly, a need exists for an improved substrate support.

[0006] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 기판들을 프로세싱하기 위한 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 프로세싱 동안에 기판들을 가열 및 냉각하기 위한 개선된 기판 지지부에 관한 것이다.[0006] Embodiments of the present disclosure relate generally to an apparatus for processing substrates. More particularly, embodiments of the present disclosure relate to an improved substrate support for heating and cooling substrates during processing.

[0007] 일 실시예에서, 기판 지지 어셈블리가 개시된다. 기판 지지 어셈블리는 정전 척, 및 정전 척에 커플링된 지지 플레이트를 포함한다. 지지 플레이트는 하나 또는 그 초과의 채널들, 하나 또는 그 초과의 단부 공간들, 및 하나 또는 그 초과의 플러그들을 포함한다. 기판 지지 어셈블리는 또한, 지지 플레이트에 커플링된 샤프트를 포함한다.[0007] In one embodiment, a substrate support assembly is disclosed. The substrate support assembly includes an electrostatic chuck and a support plate coupled to the electrostatic chuck. The support plate includes one or more channels, one or more end spaces, and one or more plugs. The substrate support assembly also includes a shaft coupled to the support plate.

[0008] 다른 실시예에서, 지지 플레이트가 설명된다. 지지 플레이트는 정전 척 근처에 있다. 지지 플레이트는 지지 플레이트 내에 배치된 하나 또는 그 초과의 채널들, 하나 또는 그 초과의 채널들 내에 배치된 하나 또는 그 초과의 단부 공간들, 및 하나 또는 그 초과의 채널들 내에 배치된 하나 또는 그 초과의 플러그들을 포함한다.[0008] In another embodiment, a support plate is described. The support plate is near the electrostatic chuck. The support plate includes one or more channels disposed within the support plate, one or more end spaces disposed within the one or more channels, and one or more channels disposed within the one or more channels. of plugs.

[0009] 다른 실시예에서, 챔버가 설명된다. 챔버는 프로세스 볼륨을 정의하는 챔버 바디, 챔버 바디 내에 배치된 정전 척, 및 정전 척에 커플링된 지지 플레이트를 포함한다. 지지 플레이트는 지지 플레이트 내에 배치된 하나 또는 그 초과의 채널들, 하나 또는 그 초과의 채널들 내에 배치된 하나 또는 그 초과의 단부 공간들, 및 하나 또는 그 초과의 플러그들을 포함한다. 챔버는 또한, 지지 플레이트와 챔버 바디 사이에 배치된 샤프트를 포함할 수 있다.[0009] In another embodiment, a chamber is described. The chamber includes a chamber body defining a process volume, an electrostatic chuck disposed within the chamber body, and a support plate coupled to the electrostatic chuck. The support plate includes one or more channels disposed within the support plate, one or more end spaces disposed within the one or more channels, and one or more plugs. The chamber may also include a shaft disposed between the support plate and the chamber body.

[0010] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0011] 도 1은 플라즈마 프로세싱 시스템의 일 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0012] 도 2a는 일 실시예에 따른 지지 어셈블리의 개략적인 상면 사시도를 도시한다.
[0013] 도 2b는 일 실시예에 따른 지지 어셈블리의 개략적인 저면 사시도를 도시한다.
[0014] 도 3은 일 실시예에 따른 지지 플레이트의 개략적인 저면 사시도를 도시한다.
[0015] 이해를 촉진시키기 위해, 도면들에 대해 공통적인 동일한 엘리먼트들을 가리키기 위해 가능한 경우 동일한 도면부호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및/또는 프로세스 단계들이 추가의 언급없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있음이 고려된다.[0010] In such a way that the above-listed features of the present disclosure may be understood in detail, a more specific description of the present disclosure, briefly summarized above, may be made with reference to embodiments, some of which are appended It is illustrated in the drawings. It should be noted, however, that the appended drawings illustrate only typical embodiments of the present disclosure and are not to be considered limiting of the scope of the present disclosure, as the present disclosure may admit to other equally effective embodiments. because it can
1 shows a schematic cross-sectional view of one embodiment of a plasma processing system;
2A shows a schematic top perspective view of a support assembly according to one embodiment;
2B shows a schematic bottom perspective view of a support assembly according to one embodiment;
3 shows a schematic bottom perspective view of a support plate according to an embodiment;
To facilitate understanding, identical reference numbers have been used where possible to refer to identical elements that are common to the drawings. It is contemplated that elements and/or process steps of one embodiment may be beneficially incorporated into other embodiments without further recitation.

[0016] 본원에서 설명되는 실시예들은 기판들을 프로세싱하기 위한 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 프로세싱 동안에 기판들을 가열 및 냉각하기 위한 개선된 기판 지지부에 관한 것이다. 후속하는 설명에서, PECVD 챔버가 참조될 것이지만, 본원의 실시예들은, 단지 몇 가지를 언급하자면, 물리 기상 증착(PVD; physical vapor deposition) 챔버들, 에칭 챔버들, 반도체 프로세싱 챔버들, 태양 전지 프로세싱 챔버들, 및 유기 발광 디스플레이(OLED; organic light emitting display) 프로세싱 챔버들을 포함하는 다른 챔버들에서 또한 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 사용될 수 있는 적절한 챔버들은, 캘리포니아, 산타클라라의 Applied Materials, Inc.의 자회사인 AKT America, Inc.로부터 입수가능하다. 본원에서 논의되는 실시예들은 다른 제조자들로부터 입수가능한 챔버들에서 또한 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.[0016] Embodiments described herein relate to an apparatus for processing substrates. More particularly, embodiments of the present disclosure relate to an improved substrate support for heating and cooling substrates during processing. In the description that follows, reference will be made to a PECVD chamber, however, embodiments herein are, to name just a few, physical vapor deposition (PVD) chambers, etch chambers, semiconductor processing chambers, solar cell processing It should be understood that other chambers may also be practiced, including chambers, and organic light emitting display (OLED) processing chambers. Suitable chambers that may be used are available from AKT America, Inc., a subsidiary of Applied Materials, Inc. of Santa Clara, CA. It should be understood that the embodiments discussed herein may also be practiced in chambers available from other manufacturers.

[0017] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 직사각형 기판들, 이를테면, 액정 디스플레이들 또는 플랫 패널들을 위한 기판들, 및 솔라 패널들을 위한 기판들을 프로세싱하는 데 활용된다. 다른 적절한 기판들은 반도체 기판들과 같이 원형일 수 있다. 기판들을 프로세싱하기 위해 사용되는 챔버들은 통상적으로, 기판의 전달을 위해 챔버의 측벽에 형성된 기판 전달 포트를 포함한다. 전달 포트는 일반적으로, 기판의 하나 또는 그 초과의 주요 치수들보다 약간 더 큰 길이를 포함한다. 전달 포트는 RF 리턴 방식들에서 난제들을 초래할 수 있다. 본 개시내용은 임의의 크기 또는 형상의 기판들을 프로세싱하는 데 활용될 수 있다. 그러나, 본 개시내용은, 대략 90,000 cm2(또는 그 초과의) 표면적의 평면 표면적을 갖는 기판들을 포함하여 대략 15,600 cm2의 평면 표면적을 갖는 기판들에서 특별한 장점을 제공한다. 본원에서 설명되는 실시예들은 더 큰 기판 크기들의 프로세싱 동안 존재하는 난제들에 대한 해결책을 제공한다.Embodiments of the present disclosure are generally utilized to process rectangular substrates, such as substrates for liquid crystal displays or flat panels, and substrates for solar panels. Other suitable substrates may be circular, such as semiconductor substrates. Chambers used to process substrates typically include a substrate transfer port formed in a sidewall of the chamber for transfer of the substrate. The transfer port generally includes a length that is slightly greater than one or more major dimensions of the substrate. A forward port can present challenges in RF return schemes. The present disclosure may be utilized to process substrates of any size or shape. However, the present disclosure provides particular advantages in substrates having a planar surface area of approximately 15,600 cm 2 , including substrates having a planar surface area of approximately 90,000 cm 2 (or more) surface area. Embodiments described herein provide a solution to challenges present during processing of larger substrate sizes.

[0018] 도 1은 플라즈마 프로세싱 시스템(100)의 일 실시예의 개략적인 단면도이다. 플라즈마 프로세싱 시스템(100)은, 액정 디스플레이(LCD)들, 플랫 패널 디스플레이들, 유기 발광 다이오드(OLED; organic light emitting diode)들, 또는 태양 전지 어레이용 광기전력 전지들의 제조에 사용하기 위한 대면적 기판(101) 상에 구조들 및 디바이스들을 형성하는 데 있어서 플라즈마를 사용하여 대면적 기판(101)을 프로세싱하도록 구성된다. 기판(101)은, 다른 적절한 재료들 중에서도, 얇은 금속 시트, 플라스틱, 유기 재료, 실리콘, 유리, 석영, 또는 폴리머일 수 있다. 기판(101)은 대략 1 m2 초과의, 이를테면, 대략 2 m2 초과의 표면적을 가질 수 있다.1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of a plasma processing system 100 . Plasma processing system 100 is a large area substrate for use in the manufacture of liquid crystal displays (LCDs), flat panel displays, organic light emitting diodes (OLEDs), or photovoltaic cells for a solar cell array. and processing the large area substrate 101 using a plasma in forming structures and devices thereon. The substrate 101 may be a thin metal sheet, plastic, an organic material, silicon, glass, quartz, or a polymer, among other suitable materials. The substrate 101 may have a surface area greater than approximately 1 m 2 , such as greater than approximately 2 m 2 .

[0019] 플라즈마 프로세싱 시스템(100)은, 프로세싱 볼륨(111)을 적어도 부분적으로 정의하는, 최하부(117a) 및 측벽들(117b)을 포함하는 챔버 바디(102)를 포함한다. 프로세싱 볼륨(111) 내에 기판 지지 어셈블리(104)가 배치된다. 기판 지지 어셈블리(104)는, 프로세싱 동안에 최상부 표면 상에 기판(101)을 지지한다. 기판 지지 어셈블리(104)는 정전 척(125) 및 지지 플레이트(134)를 포함한다. 기판 지지 어셈블리(104)는 또한, 지지 플레이트(134)에 커플링된 샤프트를 포함할 수 있다. 정전 척(125)은 제1 유전체 층, 제2 유전체 층, 및 제1 유전체 층과 제2 유전체 층 사이에 배치된 척킹 전극들을 포함할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(104)는, 기판(101)의 전달을 가능하게 하기 위해 적어도 수직으로 기판 지지부(104)를 이동시키고 그리고/또는 기판(101)과 샤워헤드 어셈블리(103) 사이의 거리(D)를 조정하도록 적응된 액추에이터(138)에 커플링된다. 하나 또는 그 초과의 리프트 핀(lift pin)들(110a-110d)은 기판 지지 어셈블리(104)를 통해 연장될 수 있다. 샤워헤드 어셈블리(103)는, 프로세싱 가스 소스(122)로부터 프로세싱 볼륨(111)으로 프로세싱 가스를 공급한다. 플라즈마 프로세싱 시스템(100)은 또한, 프로세싱 볼륨(111)에 음압(negative pressure)을 가하도록 구성된 배기 시스템(118)을 포함한다.The plasma processing system 100 includes a chamber body 102 that includes a bottom portion 117a and sidewalls 117b that at least partially define a processing volume 111 . A substrate support assembly 104 is disposed within the processing volume 111 . The substrate support assembly 104 supports the substrate 101 on a top surface during processing. The substrate support assembly 104 includes an electrostatic chuck 125 and a support plate 134 . The substrate support assembly 104 may also include a shaft coupled to the support plate 134 . The electrostatic chuck 125 may include a first dielectric layer, a second dielectric layer, and chucking electrodes disposed between the first dielectric layer and the second dielectric layer. The substrate support assembly 104 moves the substrate support 104 at least vertically to enable transfer of the substrate 101 and/or the distance D between the substrate 101 and the showerhead assembly 103 . coupled to an actuator 138 adapted to adjust One or more lift pins 110a - 110d may extend through the substrate support assembly 104 . The showerhead assembly 103 supplies processing gas from a processing gas source 122 to the processing volume 111 . The plasma processing system 100 also includes an exhaust system 118 configured to apply negative pressure to the processing volume 111 .

[0020] 일 실시예에서, 샤워헤드 어셈블리(103)는, 가스 분배 플레이트(114)와 백킹 플레이트(116) 사이에 플레넘(plenum)(131)이 형성되도록 배열된 가스 분배 플레이트(114) 및 백킹 플레이트(116)를 포함한다. 일 실시예에서, 원격 플라즈마 소스(107)는 활성화된 가스의 플라즈마를 가스 분배 플레이트(114)를 통해 프로세싱 볼륨(111)에 공급한다. 일 실시예에서, 샤워헤드 어셈블리(103)는 절연체(135)에 의해 챔버 바디(102) 상에 장착된다.In one embodiment, the showerhead assembly 103 includes a gas distribution plate 114 arranged to form a plenum 131 between the gas distribution plate 114 and a backing plate 116 and and a backing plate 116 . In one embodiment, the remote plasma source 107 supplies a plasma of the activated gas to the processing volume 111 through the gas distribution plate 114 . In one embodiment, the showerhead assembly 103 is mounted on the chamber body 102 by an insulator 135 .

[0021] 라디오 주파수(RF) 전력 소스(105)는 일반적으로, 프로세싱 전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 후에, 샤워헤드 어셈블리(103)와 기판 지지 어셈블리(104) 사이에 플라즈마(108)를 생성하는 데 사용되며, 에너자이징된 종을 유지하거나 또는 추가로, 원격 플라즈마 소스(107)로부터 공급된 세정 가스들을 여기시키는 데 또한 사용될 수 있다. 일 실시예에서, RF 전력 소스(105)는 임피던스 매칭 회로(121)의 제1 출력(106a)에 의해 샤워헤드 어셈블리(103)에 커플링된다. 임피던스 매칭 회로(121)로의 리턴 입력(106b)은 챔버 바디(102)에 전기적으로 연결된다. 일 실시예에서, 플라즈마 프로세싱 시스템(100)은, 프로세싱 및/또는 챔버 세정 절차 동안에 RF 전류를 리턴하기 위한 리턴 경로를 제어하기 위해 복수의 제1 RF 디바이스들(109a) 및 복수의 제2 RF 디바이스들(109b)을 포함한다.A radio frequency (RF) power source 105 is generally used to generate a plasma 108 between the showerhead assembly 103 and the substrate support assembly 104 before, during, and after processing. It can also be used to retain energized species or, in addition, excite cleaning gases supplied from a remote plasma source 107 . In one embodiment, the RF power source 105 is coupled to the showerhead assembly 103 by a first output 106a of the impedance matching circuit 121 . The return input 106b to the impedance matching circuit 121 is electrically connected to the chamber body 102 . In one embodiment, the plasma processing system 100 includes a plurality of first RF devices 109a and a plurality of second RF devices to control a return path for returning RF current during processing and/or chamber cleaning procedures. includes 109b.

[0022] 도 2a는 일 실시예에 따른 지지 어셈블리(200)의 개략적인 상면 사시도를 도시한다. 도 2a는 지지 어셈블리(200)의 부분도이다. 명확성을 위해, 정전 척(125)은 도 2a에 도시되지 않는다. 지지 어셈블리(200)는 도 1에 도시된 기판 지지 어셈블리(104)와 동일할 수 있다. 지지 어셈블리(200)는 지지 플레이트(134), 정전 척(125), 및 샤프트(202)를 포함한다. 일 실시예에서, 정전 척(125)은 압력 감지 접착제를 사용하여 지지 플레이트(134)의 제1 측부(210)에 본딩된다. 정전 척(125)은 세라믹일 수 있다.2A shows a schematic top perspective view of a support assembly 200 according to one embodiment. 2A is a partial view of the support assembly 200 . For clarity, the electrostatic chuck 125 is not shown in FIG. 2A . The support assembly 200 may be the same as the substrate support assembly 104 shown in FIG. 1 . The support assembly 200 includes a support plate 134 , an electrostatic chuck 125 , and a shaft 202 . In one embodiment, the electrostatic chuck 125 is bonded to the first side 210 of the support plate 134 using a pressure sensitive adhesive. The electrostatic chuck 125 may be made of ceramic.

[0023] 샤프트(202)는, 연결부들(204)이 통과되는 것을 제공하는 중공 튜빙(hollow tubing)일 수 있다. 일 실시예에서, 연결부들(204)은, 특히, 정전 척 전력 연결부, 온도 프로브 연결부, 지지 플레이트(134) 쪽으로 지향되는 유체를 제공하기 위한 제1 유체 연결부, 지지 플레이트(134)로부터 멀어지게 지향되는 유체를 제공하기 위한 제2 유체 연결부, 가스 연결부를 포함한다. 일 실시예에서, 연결부들(204)은 RF 연결부를 포함할 수 있다. 샤프트(202)는 알루미늄 튜빙일 수 있다. 일 실시예에서, 샤프트(202)는, 도 2b에서 확인되는 바와 같이, 중공 튜빙의 대향 단부들에 스레드들(214)을 갖는다. 스레드들(214)은 샤프트를 연결 플레이트(206)에 연결하는 데 사용될 수 있다.The shaft 202 may be hollow tubing that provides for the connections 204 to pass through. In one embodiment, the connections 204 are, inter alia, an electrostatic chuck power connection, a temperature probe connection, a first fluid connection for providing fluid directed towards the support plate 134 , directed away from the support plate 134 . and a second fluid connection for providing a fluid to be used, and a gas connection. In one embodiment, the connections 204 may include RF connections. Shaft 202 may be aluminum tubing. In one embodiment, the shaft 202 has threads 214 at opposite ends of the hollow tubing, as identified in FIG. 2B . Threads 214 may be used to connect the shaft to the connecting plate 206 .

[0024] 도 2b는 일 실시예에 따른 지지 어셈블리의 개략적인 저면 사시도를 도시한다. 연결 플레이트(206)는 샤프트(202)를 지지 플레이트(134)에 연결한다. 일 실시예에서, 연결 플레이트(206)는 샤프트(202) 상으로 스레딩된다. 연결 플레이트(206) 및 샤프트(202)는, 도 2b에서 확인되는 바와 같이, 제1 측부(208) 상의 지지 플레이트(134)에 연결될 수 있다. 제1 측부(208)는 제2 측부(210)의 반대편이다. 제2 측부(210)는 정전 척(125) 근처에 있다. 일 실시예에서, 연결 플레이트(206)는 샤프트(202) 근처에 그리고 샤프트(202) 주위에 원주방향으로 복수의 리세스들(212)을 포함한다. 일 실시예에서, 연결 플레이트(206) 및 샤프트(202)는, 복수의 리세스들(212) 내에 배치되는 스크루들 또는 볼트들과 같은 패스너들을 사용하여 지지 플레이트(134)에 연결된다. 복수의 리세스들은 지지 플레이트(134)로의 연결 플레이트(206)의 부착을 제공할 수 있다. 연결 플레이트(206)는, 원형, 정사각형, 직사각형, 또는 육각형을 포함한 임의의 형상일 수 있다. 연결 플레이트는 알루미늄으로 제조될 수 있다.2B shows a schematic bottom perspective view of a support assembly according to one embodiment; The connecting plate 206 connects the shaft 202 to the support plate 134 . In one embodiment, the connecting plate 206 is threaded onto the shaft 202 . The connecting plate 206 and the shaft 202 may be connected to a support plate 134 on the first side 208 , as seen in FIG. 2B . The first side 208 is opposite the second side 210 . The second side 210 is near the electrostatic chuck 125 . In one embodiment, the connecting plate 206 includes a plurality of recesses 212 proximate the shaft 202 and circumferentially around the shaft 202 . In one embodiment, the connecting plate 206 and the shaft 202 are connected to the support plate 134 using fasteners, such as screws or bolts, disposed within the plurality of recesses 212 . The plurality of recesses may provide for attachment of the connecting plate 206 to the support plate 134 . The connecting plate 206 may be of any shape, including round, square, rectangular, or hexagonal. The connecting plate may be made of aluminum.

[0025] 지지 플레이트(134)는 제1 측부(208) 상에 복수의 채널들(216)을 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 채널들(216)은 서로 직교하게 그리고 서로 평행하게 연장된다. 복수의 채널들(216)은 임의의 패턴, 예컨대 지그-재그 패턴(zig-zag pattern)으로 형성될 수 있다. 복수의 채널들(216)은, 바디(308)에 건-드릴링되는(gun drilled) 것, 3D 프린팅되는 것, 및 폼-캐스팅(foam-casting) 기법들을 사용하는 것을 포함한 다양한 방식들로 형성될 수 있다. 복수의 채널들(216)은 또한, 알루미늄 바디(308)를 절반으로 분할하고, 복수의 채널들(216)을 알루미늄 바디(308) 내에 밀링하고, 이어서, 복수의 채널들(216)이 내부에 형성된 2개의 절반부들을 다시 함께 부착시킴으로써, 형성될 수 있다.The support plate 134 includes a plurality of channels 216 on the first side 208 . In one embodiment, the plurality of channels 216 extend perpendicular to one another and parallel to one another. The plurality of channels 216 may be formed in an arbitrary pattern, for example, a zig-zag pattern. The plurality of channels 216 may be formed in a variety of ways, including gun drilled into the body 308 , 3D printed, and using foam-casting techniques. can The plurality of channels 216 also divides the aluminum body 308 in half, mills the plurality of channels 216 into the aluminum body 308 , and then the plurality of channels 216 is inserted therein. It can be formed by reattaching the two halves formed together.

[0026] 도 3은 일 실시예에 따른 지지 플레이트(134)의 저면 사시도를 도시한다. 지지 플레이트(134)는 복수의 채널들(216), 복수의 플러그들(302), 복수의 채널 개구들(304), 복수의 채널 출구들(306), 복수의 채널 교차부들(310), 복수의 단부 공간들(312), 복수의 단부 플러그들(316), 중심부(314), 및 바디(308)를 포함한다.3 shows a bottom perspective view of a support plate 134 according to an embodiment. The support plate 134 includes a plurality of channels 216 , a plurality of plugs 302 , a plurality of channel openings 304 , a plurality of channel outlets 306 , a plurality of channel intersections 310 , a plurality of end spaces 312 , a plurality of end plugs 316 , a central portion 314 , and a body 308 .

[0027] 복수의 채널들(216)은 복수의 개구들(304)을 포함한다. 화살표들로 표시되는 바와 같이, 유체는 중심부(314) 근처에 로케이팅된 복수의 개구들(304)을 통해 채널들에 진입하고, 지지 플레이트(134)의 외측 에지 쪽으로 진행한다. 유체는, 지지 플레이트(134)의 바디(308) 전체에 걸쳐 분산되어 있는 복수의 채널들(216) 내에서 유동한다. 복수의 채널들(216) 내에 로케이팅된 복수의 플러그들(302)은 유체의 유동을 지향시킨다. 복수의 플러그들(302)은 복수의 채널들(216) 내에 다양한 패턴들로 로케이팅될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 플러그들(302)은 동일한 채널 내에 있다. 다른 실시예에서, 복수의 플러그들(302)은 상이한 채널들 내에 있다. 또 다른 실시예에서, 복수의 플러그들(302)은, 복수의 채널 개구들(304)을 포함하는 채널에 평행한 채널들 내에 있다. 복수의 플러그들(302)은, 테이퍼링된(tapered), 라운딩된(rounded), 또는 모따기된(chamfered) 단부들을 가질 수 있다. 복수의 플러그들(302)은 복수의 채널들(216) 내로 압입-끼워맞춤될(press-fitted) 수 있다. 복수의 플러그들(302)은, 복수의 채널들(216)의 벽들과 복수의 플러그들(302) 사이에 기밀 밀봉이 형성되도록, 복수의 채널들(216)의 직경보다 더 클 수 있다. 일 실시예에서, 유체는, 외측 에지로부터 시작하여 중심부(314) 쪽으로 계속되는 복수의 채널들(216)을 통해 지그-재그 패턴으로 유동한다.The plurality of channels 216 includes a plurality of openings 304 . As indicated by the arrows, the fluid enters the channels through a plurality of openings 304 located near the central portion 314 and proceeds toward the outer edge of the support plate 134 . The fluid flows in a plurality of channels 216 distributed throughout the body 308 of the support plate 134 . A plurality of plugs 302 located within the plurality of channels 216 direct the flow of the fluid. The plurality of plugs 302 may be located in various patterns within the plurality of channels 216 . In one embodiment, the plurality of plugs 302 are in the same channel. In another embodiment, the plurality of plugs 302 are in different channels. In another embodiment, the plurality of plugs 302 are in channels parallel to the channel including the plurality of channel openings 304 . The plurality of plugs 302 may have tapered, rounded, or chamfered ends. The plurality of plugs 302 may be press-fitted into the plurality of channels 216 . The plurality of plugs 302 may be larger than a diameter of the plurality of channels 216 such that a hermetic seal is formed between the plurality of plugs 302 and the walls of the plurality of channels 216 . In one embodiment, the fluid flows in a zig-zag pattern through a plurality of channels 216 starting from the outer edge and continuing towards the central portion 314 .

[0028] 유체는 복수의 채널 출구들(306)을 통해 복수의 채널들에서 나간다. 복수의 채널 출구들(306)은, 유체를 지지 플레이트(134)로부터 멀어지게 지향시키기 위해, 샤프트(202) 내에 로케이팅된 연결부들(204)과 연결된다. 유체는 복수의 교차부들(310)에 도달한 후에, 복수의 채널들(216)을 통해 그리고 다양한 방향들로 이동한다. 일 실시예에서, 복수의 단부 공간들(312)은 복수의 단부 플러그들(316) 근처에 로케이팅된다. 복수의 단부 공간들(312)은 복수의 채널들(216)의 복수의 교차부들(310) 근처에 로케이팅될 수 있다. 따라서, 복수의 단부 공간들(312)은, 중심부(314) 및 외측 에지 근처를 포함하여, 지지 플레이트(134) 전체에 걸쳐 분산될 수 있다. 복수의 단부 플러그들(316)은 복수의 플러그들(302)과 실질적으로 유사할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 단부 플러그들(316)은 지지 플레이트(134)의 에지들 쪽으로 로케이팅된다. 복수의 단부 공간들(312)은 유리하게, 복수의 채널들(216) 내에서 유동하는 유체의 난류(turbulent flow)를 야기한다. 부가적으로, 플러그들(302) 근처에 로케이팅된 스위핑되지 않은 공간들 및 복수의 교차부들(310) 근처에 그리고 중심부(304) 근처에 배치된 스위핑되지 않은 공간들이 난류에 기여한다. 유동에서의 난류는 유리하게, 근처의 정전 척(125) 및 기판(101)을 냉각시키는 데 필요한 더 큰 열 전달 및 감소된 양의 유체를 제공한다. 일 실시예에서, 정전 척(125)의 온도를 제어하는 데 활용되는 유체는 5℃ 내지 100℃이다. 다른 실시예에서, 유동에서의 난류는, 근처의 정전 척(125) 및 기판(101)을 가열하는 데 필요한 더 큰 열 전달 및 감소된 양의 유체를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 온도는, 10℃/10min과 40℃/10min 플라즈마 프로세스 사이에서 변화된다. 일 실시예에서, 복수의 채널들(216) 내에서 고온 유체와 저온 유체를 교번시킴으로써, 정전 척(125)의 유한한(finite) 온도 전달 및 온도 제어를 제공한다.Fluid exits the plurality of channels through the plurality of channel outlets 306 . The plurality of channel outlets 306 connect with connections 204 located within the shaft 202 to direct fluid away from the support plate 134 . After reaching the plurality of intersections 310 , the fluid travels through the plurality of channels 216 and in various directions. In one embodiment, the plurality of end spaces 312 are located near the plurality of end plugs 316 . The plurality of end spaces 312 may be located near the plurality of intersections 310 of the plurality of channels 216 . Accordingly, the plurality of end spaces 312 may be distributed throughout the support plate 134 , including near the central portion 314 and the outer edge. The plurality of end plugs 316 may be substantially similar to the plurality of plugs 302 . In one embodiment, the plurality of end plugs 316 are located towards the edges of the support plate 134 . The plurality of end spaces 312 advantageously causes a turbulent flow of the fluid flowing within the plurality of channels 216 . Additionally, unswept spaces located near the plugs 302 and unswept spaces located near the plurality of intersections 310 and near the central portion 304 contribute to turbulence. The turbulence in the flow advantageously provides greater heat transfer and reduced amount of fluid needed to cool the nearby electrostatic chuck 125 and substrate 101 . In one embodiment, the fluid utilized to control the temperature of the electrostatic chuck 125 is between 5°C and 100°C. In other embodiments, turbulence in the flow may provide greater heat transfer and reduced amount of fluid needed to heat the nearby electrostatic chuck 125 and substrate 101 . In one embodiment, the temperature is varied between 10° C./10 min and 40° C./10 min plasma process. In one embodiment, finite temperature transfer and temperature control of the electrostatic chuck 125 is provided by alternating the hot and cold fluids within the plurality of channels 216 .

[0029] 지지 플레이트 근처의 복수의 채널들은 유리하게, 정전 척 및 기판으로부터 복수의 채널들 내의 유체로, 열 전달을 제공한다. 채널들 내에 난류를 생성함으로써, 더 짧은 시간 기간 내에 더 많은 양의 열이 전달된다. 본 설계는 비용 효과적이며, 유리하게 온도 전달의 더 균일한 분포를 제공한다. 부가적으로, 열 전달의 더 균일한 제어는 기판의 더 균일한 증착을 유발한다.The plurality of channels near the support plate advantageously provides heat transfer from the electrostatic chuck and the substrate to the fluid in the plurality of channels. By creating turbulence in the channels, a greater amount of heat is transferred in a shorter period of time. This design is cost effective and advantageously provides a more uniform distribution of temperature transfer. Additionally, more uniform control of heat transfer results in more uniform deposition of the substrate.

[0030] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.[0030] While the foregoing relates to embodiments of the present disclosure, other and additional embodiments of the present disclosure may be devised without departing from the basic scope of the disclosure, the scope of which is as follows: determined by the claims of

Claims (18)

기판 지지 어셈블리로서,
정전 척;
상기 정전 척에 커플링된 지지 플레이트; 및
상기 지지 플레이트에 커플링된 샤프트를 포함하고,
상기 지지 플레이트는,
상기 지지 플레이트 내에 배치된 복수의 채널들;
상기 복수의 채널들 내에 배치된 복수의 단부 공간들;
상기 복수의 채널들 내에 배치된 복수의 플러그들; 및
상기 지지 플레이트의 에지들 주위에 위치한 복수의 단부 플러그들을 포함하고,
상기 복수의 단부 공간들은 상기 복수의 채널들 내에서 유동하는 유체의 난류(turbulent flow)를 야기하고,
상기 복수의 단부 공간들은 상기 복수의 단부 플러그들에 인접하여 위치하고,
상기 유체는 상기 복수의 채널들 중 하나의 채널의 단부로부터 상기 복수의 채널들 중 상기 하나의 채널 내로 유동하며,
상기 유체는 상기 복수의 채널들 중 상기 하나의 채널의 다른 단부로부터 상기 복수의 채널들 중 상기 하나의 채널 내로 유동하는,
기판 지지 어셈블리.A substrate support assembly comprising:
electrostatic chuck;
a support plate coupled to the electrostatic chuck; and
a shaft coupled to the support plate;
The support plate is
a plurality of channels disposed within the support plate;
a plurality of end spaces disposed within the plurality of channels;
a plurality of plugs disposed within the plurality of channels; and
a plurality of end plugs positioned around edges of the support plate;
the plurality of end spaces cause a turbulent flow of a fluid flowing within the plurality of channels;
the plurality of end spaces are located adjacent to the plurality of end plugs;
the fluid flows from an end of one of the plurality of channels into the one of the plurality of channels;
wherein the fluid flows from the other end of the one of the plurality of channels into the one of the plurality of channels;
substrate support assembly. 제1 항에 있어서,
상기 샤프트는 상기 샤프트 내에 배치된 복수의 연결부들을 포함하는,
기판 지지 어셈블리.According to claim 1,
the shaft comprising a plurality of connections disposed within the shaft;
substrate support assembly. 제1 항에 있어서,
상기 복수의 채널들이 서로 교차하는 곳에 배치된 복수의 채널 교차부들을 더 포함하고,
상기 복수의 단부 공간들은 상기 복수의 채널 교차부들에 인접하여 위치하는,
기판 지지 어셈블리.According to claim 1,
Further comprising a plurality of channel intersections disposed where the plurality of channels intersect each other,
wherein the plurality of end spaces are located adjacent to the plurality of channel intersections;
substrate support assembly. 제1 항에 있어서,
각각의 플러그들은, 제1 채널 내에 배치되고, 제2 채널로부터 제3 채널로 유동(flow)을 지향시키기 위해 포지셔닝되며, 그리고
상기 제2 채널 내의 유동은 상기 제3 채널 내의 유동의 반대 방향인,
기판 지지 어셈블리.According to claim 1,
Each of the plugs is disposed within the first channel and positioned to direct flow from the second channel to the third channel, and
the flow in the second channel is in the opposite direction to the flow in the third channel;
substrate support assembly. 제1 항에 있어서,
상기 복수의 채널들은 지그-재그 패턴(zig-zag pattern)으로 배치되는,
기판 지지 어셈블리.According to claim 1,
The plurality of channels are arranged in a zig-zag pattern,
substrate support assembly. 제1 항에 있어서,
상기 복수의 채널들은, 서로 직교하고 평행하게 연장하는 패턴으로 배치된 채널들을 포함하는,
기판 지지 어셈블리.According to claim 1,
The plurality of channels includes channels arranged in a pattern extending perpendicularly and parallel to each other,
substrate support assembly. 제1 항에 있어서,
상기 지지 플레이트는 상기 지지 플레이트의 중심부 가까이 배치된 채널 개구들을 더 포함하는,
기판 지지 어셈블리.According to claim 1,
wherein the support plate further comprises channel openings disposed proximate a center of the support plate;
substrate support assembly. 정전 척 근처의 지지 플레이트로서,
상기 지지 플레이트 내에 배치된 복수의 채널들;
상기 복수의 채널들 내에 배치된 복수의 단부 공간들;
상기 복수의 채널들 내에 배치된 복수의 플러그들; 및
상기 지지 플레이트의 에지들 주위에 위치한 복수의 단부 플러그들을 포함하고,
상기 복수의 단부 공간들은 상기 복수의 채널들 내에서 유동하는 유체의 난류를 야기하고,
상기 복수의 단부 공간들은 상기 복수의 단부 플러그들에 인접하여 위치하고,
상기 유체는 상기 복수의 채널들 중 하나의 채널의 단부로부터 상기 복수의 채널들 중 상기 하나의 채널 내로 유동하며,
상기 유체는 상기 복수의 채널들 중 상기 하나의 채널의 다른 단부로부터 상기 복수의 채널들 중 상기 하나의 채널 내로 유동하는,
정전 척 근처의 지지 플레이트.A support plate near an electrostatic chuck, comprising:
a plurality of channels disposed within the support plate;
a plurality of end spaces disposed within the plurality of channels;
a plurality of plugs disposed within the plurality of channels; and
a plurality of end plugs positioned around edges of the support plate;
the plurality of end spaces cause turbulence of a fluid flowing within the plurality of channels;
the plurality of end spaces are located adjacent to the plurality of end plugs;
the fluid flows from an end of one of the plurality of channels into the one of the plurality of channels;
wherein the fluid flows from the other end of the one of the plurality of channels into the one of the plurality of channels;
Support plate near the electrostatic chuck. 제8 항에 있어서,
상기 복수의 채널들은 지그-재그 패턴으로 배치되는,
정전 척 근처의 지지 플레이트.9. The method of claim 8,
The plurality of channels are arranged in a zig-zag pattern,
Support plate near the electrostatic chuck. 제8 항에 있어서,
상기 복수의 채널들은, 서로 직교하고 평행하게 연장하는 패턴으로 배치된 채널들을 포함하는,
정전 척 근처의 지지 플레이트.9. The method of claim 8,
The plurality of channels includes channels arranged in a pattern extending in parallel and perpendicular to each other,
Support plate near the electrostatic chuck. 제8 항에 있어서,
상기 복수의 플러그들 각각은 라운딩된 에지(rounded edge)를 갖는,
정전 척 근처의 지지 플레이트.9. The method of claim 8,
each of the plurality of plugs having a rounded edge,
Support plate near the electrostatic chuck. 제8 항에 있어서,
상기 복수의 채널들이 서로 교차하는 곳에 배치된 복수의 채널 교차부들을 더 포함하는,
상기 복수의 단부 공간들은 상기 복수의 채널 교차부들에 인접하여 위치하는,
정전 척 근처의 지지 플레이트.9. The method of claim 8,
Further comprising a plurality of channel intersections disposed where the plurality of channels intersect each other,
wherein the plurality of end spaces are located adjacent to the plurality of channel intersections;
Support plate near the electrostatic chuck. 챔버로서,
프로세스 볼륨을 정의하는 챔버 바디;
상기 챔버 바디 내에 배치된 정전 척;
상기 정전 척에 커플링된 지지 플레이트; 및
상기 지지 플레이트와 상기 챔버 바디 사이에 배치된 샤프트를 포함하고,
상기 지지 플레이트는,
상기 지지 플레이트 내에 배치된 복수의 채널들;
상기 복수의 채널들 내에 배치된 복수의 단부 공간들;
복수의 플러그들; 및
상기 지지 플레이트의 에지들 주위에 위치한 복수의 단부 플러그들을 포함하고,
상기 복수의 단부 공간들은 상기 복수의 채널들 내에서 유동하는 유체의 난류를 야기하고,
상기 복수의 단부 공간들은 상기 복수의 단부 플러그들에 인접하여 위치하고,
상기 유체는 상기 복수의 채널들 중 하나의 채널의 단부로부터 상기 복수의 채널들 중 상기 하나의 채널 내로 유동하며,
상기 유체는 상기 복수의 채널들 중 상기 하나의 채널의 다른 단부로부터 상기 복수의 채널들 중 상기 하나의 채널 내로 유동하는,
챔버.As a chamber,
a chamber body defining a process volume;
an electrostatic chuck disposed within the chamber body;
a support plate coupled to the electrostatic chuck; and
a shaft disposed between the support plate and the chamber body;
The support plate is
a plurality of channels disposed within the support plate;
a plurality of end spaces disposed within the plurality of channels;
a plurality of plugs; and
a plurality of end plugs positioned around edges of the support plate;
the plurality of end spaces cause turbulence of the fluid flowing within the plurality of channels;
the plurality of end spaces are located adjacent to the plurality of end plugs;
the fluid flows from an end of one of the plurality of channels into the one of the plurality of channels;
wherein the fluid flows from the other end of the one of the plurality of channels into the one of the plurality of channels;
chamber. 제13 항에 있어서,
상기 복수의 채널들이 서로 교차하는 곳에 배치된 복수의 채널 교차부들을 더 포함하고,
상기 복수의 단부 공간들은 상기 복수의 채널 교차부들에 인접하여 위치하는,
챔버.14. The method of claim 13,
Further comprising a plurality of channel intersections disposed where the plurality of channels intersect each other,
wherein the plurality of end spaces are located adjacent to the plurality of channel intersections;
chamber. 제13 항에 있어서,
복수의 플러그들은 상기 복수의 채널들 내에 배치되고,
각각의 플러그들은, 제1 채널 내에 배치되고, 제2 채널로부터 제3 채널로 유동(flow)을 지향시키기 위해 포지셔닝되며, 그리고
상기 제2 채널 내의 유동은 상기 제3 채널 내의 유동의 반대 방향인,
챔버.14. The method of claim 13,
a plurality of plugs are disposed in the plurality of channels;
Each of the plugs is disposed within the first channel and positioned to direct flow from the second channel to the third channel, and
the flow in the second channel is in the opposite direction to the flow in the third channel;
chamber. 제13 항에 있어서,
상기 복수의 채널들은 지그-재그 패턴으로 배치되는,
챔버.14. The method of claim 13,
The plurality of channels are arranged in a zig-zag pattern,
chamber. 제13 항에 있어서,
상기 복수의 채널들은, 서로 직교하고 평행하게 연장하는 패턴으로 배치된 채널들을 포함하는,
챔버.14. The method of claim 13,
The plurality of channels includes channels arranged in a pattern extending perpendicularly and parallel to each other,
chamber. 제13 항에 있어서,
상기 지지 플레이트와 상기 샤프트 사이에 배치된 연결 플레이트를 더 포함하는,
챔버.14. The method of claim 13,
Further comprising a connecting plate disposed between the support plate and the shaft,
chamber.
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